光譜成像和傳統(tǒng)光學(xué)方法增強(qiáng)光滑紙張上血指印的比較研究

趙麗華，何海明

（1.杭州市余杭區(qū)公安司法鑒定中心 杭州311100；2.杭州市公安司法鑒定中心，杭州310004）

·論 著·

光譜成像和傳統(tǒng)光學(xué)方法增強(qiáng)光滑紙張上血指印的比較研究

趙麗華1，何海明2

（1.杭州市余杭區(qū)公安司法鑒定中心 杭州311100；2.杭州市公安司法鑒定中心，杭州310004）

目的 研究光譜成像和傳統(tǒng)光學(xué)方法增強(qiáng)光滑紙張上（有復(fù)雜背景干擾的）血指印效果，比較這些方法的實(shí)際效果和消除背景的規(guī)律性及特點(diǎn)，便于有選擇性的拍攝利用。方法 利用可見光定向反射（小偏角）配光照明方法照相；利用多光譜成像儀中的420～720 nm波段進(jìn)行可見光多光譜成像方法照相，并進(jìn)行影像分類和去混合處理；利用全波段CCD系統(tǒng)進(jìn)行降溫降噪恒溫鎖定、暗視場(chǎng)配光照明、254 nm短波紫外反射照相，分別對(duì)21種光滑紙張上的血指印樣本進(jìn)行拍攝采集。結(jié)果 得到了21種光滑紙張上的血指印不同程度的顯現(xiàn)效果，其中利用可見光定向反射（小偏角）配光照明方法照相、可見光多光譜成像方法照相以及暗視場(chǎng)配光照明、254 nm短波紫外反射照相，消除21種血指印背景干擾后，使影像效果明顯改善的分別約占19%、33%和66%。結(jié)論 利用不同光譜拍攝光滑紙張上（背景干擾狀況下）的血指印，能各自消除某些特定背景干擾狀況，能使得影像效果得到較好的改善，利用不同光譜拍攝光滑紙張上（背景干擾狀況）的血指印具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)消除各種血指印背景干擾的實(shí)際效果來選擇相應(yīng)的光譜拍攝。

血指?。还庾V成像；光滑紙張；復(fù)雜背景干擾；配光角度

利用小偏角反射照明可見光照相；利用可見光光譜成像儀420～720 nm波段進(jìn)行可見光譜成像；利用全波段CCD系統(tǒng)254 nm紫外反射照相，對(duì)光滑紙張實(shí)驗(yàn)樣本上的血指印進(jìn)行光譜成像和傳統(tǒng)光學(xué)方法拍攝提取，比較光譜成像和傳統(tǒng)光學(xué)方法拍攝提取光滑紙張上的血指印，將會(huì)各自顯現(xiàn)哪些不同的效果。

1 材 料

1.1 設(shè) 備

Nuance可見光多光譜成像儀（配60 mm尼克爾鏡頭）；內(nèi)置接收光譜波段420～720 nm 可自動(dòng)調(diào)節(jié)的液晶濾光鏡，計(jì)算機(jī)分析處理軟件；全波段CCD系統(tǒng)（配105 mm尼克爾紫外鏡頭），254 nm紫外濾光鏡，254 nm短波紫外燈（8W）；尼康D700數(shù)字相機(jī)（配60 mm尼克爾微距鏡頭）；“永江牌”冷光燈。

1.2 樣 本

將日常工作中搜集到的21種具有復(fù)雜背景干擾的光滑紙張，分別裁剪成約20 mm×30 mm長(zhǎng)方形式樣，捺印上人血指印并編號(hào)1～21。

2 方 法

2.1 采集過程

（1）調(diào)相機(jī)鏡頭距被攝血指印高度約15 cm，用可見光小偏角照明調(diào)整至血指印紋線相對(duì)比較全面、反差比較適中后，設(shè)感光度ISO為3000，f =11，自動(dòng)曝光，分別采集21張血指印圖像。

（2）將全波段CCD系統(tǒng)降溫至- 3℃度并鎖定恒溫，確保降溫降噪后CCD的接收效果。通常使用254 nm短波紫外燈配暗視場(chǎng)照明［1］；也可以圍繞血指印在任意方向上尋找能反射出最好的血指印紫外影像效果配光角度。根據(jù)血指印反射的亮度設(shè)鏡頭距離被攝血指印高約20 cm左右，f =5.6或8，曝光時(shí)間自動(dòng)，分別對(duì)21張樣本上的血指印進(jìn)行紫外拍攝采集，獲得21張血指印的紫外反射圖像。

（3）將可見光多光譜成像儀中的CCD Bit Depth：12位改變成8位，選擇亮視場(chǎng)，1×1和Full；鏡頭與被攝血指印的垂直距離約15 cm左右，采用放大調(diào)焦方法至影像清晰，設(shè)f =5.6，曝光時(shí)間自動(dòng)；對(duì)21張樣本上的血指印分別進(jìn)行拍攝采集，用TIFF格式保存，得到21組各種客體背景干擾下的血指印影像集隨波段的遞增而呈現(xiàn)不同變化效果的影像集［2］。

2.2 影像集的處理

獲得的21組影像集，由光譜成像儀內(nèi)置計(jì)算機(jī)軟件分別打開每組影像集中較好一幅圖像進(jìn)行分析計(jì)算處理，共計(jì)得到效果最好的21幅血指印圖像。根據(jù)客體背景干擾血指印紋線顏色的種類和狀況不同，決定采用分類或去混合的處理方法［3］，如想獲得深色調(diào)的血指印紋線圖像，則應(yīng)選擇黑色標(biāo)劃線，標(biāo)劃在淺色調(diào)血指印紋線上，反之則相反［4］。通常用直接分類的方法計(jì)算處理則血指印反差較大，血指印的紋線顯現(xiàn)效果較差，用去混合的方法處理則血指印反差比較適中，效果比較好。要根據(jù)客體背景干擾血指印紋線的部位和情況來決定采用哪種方法［5］。

3 結(jié) 果

采用可見光小偏角反射照明拍攝的21張光滑復(fù)雜客體背景上的血指印中的編號(hào)4、6、14、17的血指印背景干擾相對(duì)較小，檢驗(yàn)、鑒定條件相對(duì)較好，約占19%（見圖1）。

采用可見光光譜成像儀拍攝21張血指印，其中編號(hào)4、6、12、13、17、18、20的血指印背景干擾較小，特別是同色異質(zhì)血指印具有明顯的去紅色干擾的效果［5］，約占33%（見圖2）。

采用全波段CCD系統(tǒng)中的254 nm短波紫外光譜拍攝21張血指印樣本，編號(hào)1、2、3、5、7、8、9、11、13、14、15、16、19、21的血指印，具有明顯去背景干擾的效果，血指印紋線條件較好，約占66%（見圖3）。

圖 1 用小偏角照明拍攝的部分血指印Fig.1 Blood fi ngerprint images taken by optical directional refl ection camera at small-angle

圖 2 用多光譜成像儀（420～720 nm）拍攝的部分血指印Fig.2 Blood fi ngerprint images taken by multiple Spectral Imager at 420～720 nm

圖 3 用全波段CCD系統(tǒng)拍攝的部分血指印Fig.3 Blood fi ngerprint images taken by whole wave-band CCD system under 254 nm UV lighting

4 討 論

從上述使用三種設(shè)備和不同光譜采集到的光滑紙張上的血指印圖像具有各自的特點(diǎn)：（1）使用可見光小偏角反射照明拍攝的血指印多數(shù)效果一般，去背景效果相對(duì)較差；（2）使用光譜成像儀420～720 nm光譜拍攝采集到的血指印，無論采用自動(dòng)拍攝法，還是運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分類或去混合方法處理，在消除背景干擾上有一定的效果，特別對(duì)同色異質(zhì)的血指印，能取得比較理想的消除背景干擾的效果，對(duì)有紅色背景干擾的血指印應(yīng)首先考慮選擇多光譜成像儀拍攝；（3）使用全波段CCD系統(tǒng)中的短波紫外區(qū)作為接收波段，配254 nm紫外燈和適當(dāng)?shù)墓庹崭叨取⒔嵌?、?qiáng)度和方向性對(duì)顯現(xiàn)光滑紙張上的血指印，特別對(duì)血指印消除背景干擾具有明顯的效果，且成功率比較高。

［1］ 王桂強(qiáng). 指印的光學(xué)顯現(xiàn)和照相技術(shù) ［M］. 北京：群眾出版社，2001：193-244.

［2］王桂強(qiáng). 光譜成像檢驗(yàn)技術(shù)［J］. 刑事技術(shù)， 2004（1）：7-12.

［3］汪旭峰，王文斌，李忠. 運(yùn)用光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)拍攝手印［J］.刑事技術(shù)， 2009（5）：65-68.

［4］汪旭峰，李忠，王文斌. 光譜成像技術(shù)的應(yīng)用［J］. 刑事技術(shù)，2010（5）：61-62.

［5］汪旭峰. 利用光譜成像技術(shù)檢驗(yàn)消褪傳真紙字跡1例［J］.刑事技術(shù)， 2011（4）： 60-61.

Comparison of Spectral Imaging and Traditional Optical Methods for Enhancing Blood Fingerprints on Glossy Paper

ZHAO Lihua1， HE Haiming2
（1. Institute of Forensic Science， Yuhang Branch of Hangzhou Public Security Bureau， Hangzhou 311100， China， 2 Institute of Forensic Science，Hangzhou Public Security Bureau， Hangzhou 310004， China）

Objective To compare the effects of spectral imaging and traditional optical methods for blood fi ngerprints on glossy paper with complex background and the regularity and characteristics of eliminating background， for the purpose of selection the most optimal photographical method. Methods Three methods were employed to take photo of blood fi ngerprint samples on 21 different kinds of glossy paper separately： the optical directional refl ection at small angle with light illumination for photography； the visible spectrum imaging at 420～720 nm band of the Multiple Spectral Imager， classifying images and fi ltering the mixed； the full-wave band CCD system for the constant temperature locking by reducing temperature and fi ltering noise， illuminating with light in the dark fi eld， and the refl ex photography by 254 nm short-wave ultraviolet band. Results Different images of blood fi ngerprints on 21 kinds of glossy paper had been taken， among which， the image effects were obviously improved by light illumination method at 19%， Multiple Spectral Imager at 33% and full-wave band CCD system at 66% respectively after eliminating blood fingerprint background interference. Conclusions Different imaging methods by multiple spectra for blood fingerprints on different glossy paper could eliminate the interference under some specific background， and to improve the imaging effects. It is suggested to select the right photographic method by the corresponding spectrum according to the real effect of eliminating interference from the background of the blood fi ngerprints.

blood fi ngerprints； spectral imaging； glossy paper； complex background interference； light illumination angle

DF794.1

A

1008-3650（2015）03-0215-03

2014-04-17

格式：趙麗華， 何海明. 光譜成像和傳統(tǒng)光學(xué)方法增強(qiáng)光滑紙張上血指印的比較研究 ［J］. 刑事技術(shù)， 2015，40（3）：215-217.

趙麗華（1961—），女，浙江杭州人，工程師，大專，研究方向?yàn)槁曄駲z驗(yàn)。 E-mail： 932225826@qq.com

10.16467/j.1008-3650.2015.03 .011